Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах

R_af,i -  расчетное сопротивление i-го слоя вечномерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания, кПа (кгс/см²), принимаемое по таблицам рекомендуемого приложения 2;

h_i -   толщина i-го слоя мерзлого или талого грунта, расположенного ниже подошвы слоя сезонного промерзания-оттаивания, м (см);

f_i -   расчетное сопротивление i-го слоя талого грунта сдвигу по поверхности фундамента, кПа (кгс/см²), принимаемое в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85.

4.44. Заанкеренный столбчатый фундамент должен быть проверен на отрыв силами морозного пучения стойки фундамента от анкерной плиты. Усиление F_fh, кН (кгс), разрывающее заанкеренный фундамент, определяется по формуле

F_fh = t_fhA_fh - F,                                                            (37)

где A_fh -   площадь боковой поверхности сбойки фундамента, находящейся в пределах слоя сезонного промерзания-оттаивания грунта, м² (см²).

4.45. Поверхностные и малозаглубленные фундаменты, закладываемые в слое сезонного промерзания-оттаивания грунтов, следует рассчитывать по устойчивости на действие нормальных сил морозного пучения и по деформациям.

Устойчивость фундаментов на действие нормальных сил морозного пучения проверяется по формуле

,                                                           (38)

где p_fh -   удельное нормальное давление пучения грунта на подошву фундамента, кПа (кгс/см²), устанавливаемое по опытным данным;

А_f -  площадь подошвы фундамента, м² (см²).

Остальные обозначения те же, что в формуле (34).

Расчет по деформациям следует производить с учетом совместной работы сооружения и неравномерно выпучиваемого основания. При этом возникающие в результате неравномерных поднятий и опусканий фундаментов дополнительные усилия в конструкциях сооружения не должны превышать предельно допустимых значений, а крены и прогибы не препятствовать нормальной эксплуатации сооружения.

5. Особенности проектирования оснований и фундаментов на сильнольдистых вечномерзлых грунтах и подземных льдах 5.1. При проектировании оснований и фундаментов на сильнольдистых вечномерзлых грунтах и подземных льдах следует предусматривать использование таких грунтов в качестве основания, как правило, по принципу I. В случаях необходимости использования сильнольдистых грунтов по принципу II должны обязательно предусматриваться мероприятия по их предварительному оттаиванию или замене льдистых грунтов на непросадочные на расчетную глубину согласно указаниям пп. 3.26 и 4.32.

5.2. Для предотвращения деформаций поверхности планировки у сооружений и развития термокарста вследствие оттаивания подземных льдов или сильнольдистых грунтов, залегающих на небольшой глубине от поверхности, необходимо предусматривать устройство теплоизоляционной подсыпки в пределах всей застраиваемой площадки. Толщина подсыпки h_s определяется теплотехническим расчетом условия сохранения природного положения верхней поверхности вечномерзлого грунта или ее повышения. Для сплошных подсыпок значение h_s, м, допускается определять по формуле

,                                                    (39)

где d_th,n и d_ths,n -  нормативные глубины сезонного оттаивания соответственно природного грунта и грунта подсыпки, м, определяемые согласно обязательному приложению 3;

d_th -   допустимая глубина сезонного оттаивания природного грунта под подсыпкой, м.

Требования к материалу подсыпок, способам их укладки и уплотнения устанавливаются в проекте с учетом местных условий и указаний пп. 3.23 и 3.34.

5.3. Основания фундаментов, закладываемых в пределах толщины подсыпки, следует рассчитывать по несущей способности и деформациям в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83. При этом расстояние от цоколя сооружения до бровки подсыпки должно быть не менее 3 м, а крутизна откосов подсыпки не более 1:1,75 - для песков и 1:2 - для прочих материалов.

Если столбчатые или ленточные фундаменты устанавливаются на вечномерзлые грунты, содержащие подземные льды, между их подошвой и слоем подземного льда должна быть прослойка природного грунта или искусственно уложенная с уплотнением грунтовая подушка. Толщину этой прослойки (подушки) следует принимать исходя из расчета основания по деформации, но не менее четверти ширины подошвы фундамента.

5.4. При устройстве свайных фундаментов на участках с сильнольдистыми грунтами и подземными льдами следует применять буроопускные сваи с заливкой известково-песчаных или цементно-песчаных растворов с расстоянием в осях не менее двух диаметров скважины. Сваи не должны опираться на прослои льда, а под их торцом следует устраивать уплотненную грунтовую подушку толщиной не менее диаметра сваи.

5.5. Расчет оснований по несущей способности следует производить:

для столбчатых фундаментов на сильнольдистых грунтах и подземных льдах - по указаниям п. 5.7;

для свайных фундаментов в сильнольдистых грунтах - по указаниям п. 5.9, а в подземных льдах - по данным полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой.

5.6. Расчет оснований по деформациям следует производить:

для столбчатых фундаментов на сильнольдистых грунтах и подземных льдах - по указаниям п. 5.8;

для свайных фундаментов в сильнольдистых грунтах и подземных льдах - по данным полевых испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой.

5.7. Силу предельного сопротивления (несущую способность) основания столбчатого фундамента на сильнольдистых грунтах и подземных льдах следует определять по указаниям п. 4.7, при этом значения R и R_af допускается принимать по таблицам 2 и 3 рекомендуемого приложения 2.

5.8. Осадку основания столбчатого фундамента на сильнольдистых грунтах и подземных льдах s следует определять по формуле

s = s_p + s_t,                                                            (40)

где s_p -  осадка, обусловленная уплотнением основания под нагрузкой, определяемая по указаниям п. 1 рекомендуемого приложения 7;

s_t -  осадка, обусловленная пластичновязким течением грунта за заданный срок эксплуатации сооружения, определяемая по формуле

s = t_un,                                                              (41)

здесь t_u - заданный срок эксплуатации здания (сооружения), год;

n -  скорость осадки, м/год (см/год), определяемая сходя из модели линейно или нелинейновязкого полупространства; допускается определять по рекомендуемому приложению 7.

5.9. Несущую способность основания свайного фундамента F_u в сильнольдистых грунтах следует определять, как правило, по данным полевых испытаний свай. Допускается определять несущую способность сваи расчетом в соответствии с указаниями пп. 4.7 и 4.8 по наименьшему значению F_u, полученному по условиям ее сопротивления сдвигу по грунтовому раствору и сдвигу грунтового раствора по контакту с льдистым грунтом. В последнем случае значение F_u, кН (кгс), следует рассчитывать по формуле

,                             (42)

где g_t и g_c - обозначения те же, что и в формуле (3);

R -  расчетное сопротивление сильнольдистого грунта или льда под нижним концом сваи, кПа (кгс/см²), определяемое для сильнольдистых грунтов интерполяцией между значениями R по табл. 1 и 7 рекомендуемого приложения 2, а для льдов - по табл. 7 того же приложения;

A_w - площадь поперечного сечения скважины, м² (см²);

i_i,j - льдистость за счет ледяных включений j-го слоя грунта;

R_shj; R_sh,i,j -  расчетные сопротивления сдвигу грунтового раствора по вечномерзлому грунту и грунтового раствора по льду для середины i-го слоя, кПа (кгс/см²), принимаемые соответственно по табл. 4 и 7 рекомендуемого приложения 2;

A_shj -  площадь поверхности сдвига в j-ом слое, определяемая в зависимости от диаметра скважины, м² (см²).

Если прочность смерзания грунтового раствора с поверхностью сваи R_af < R_sh, то расчет несущей способности сваи F_u по формуле (42) следует производить при значениях R_sh = R_af, принимая площадь поверхности сдвига в i-ом слое грунта A_shj равной площади поверхности сваи в этом слое.

Примечание. В случаях, когда под торцом сваи предусматривается устройство грунтовой подушки, то значение R в формуле (42) принимается для грунта подушки. При этом предельная нагрузка на торец сваи определяется по формуле (42) принимается для грунта подушки. При этом предельная нагрузка на торец сваи определяется по формуле (42), как для сваи, диаметр которой равен диаметру скважины, а длина - толщине подушки.

6. Особенности проектирования оснований и фундаментов на засоленных вечномерзлых грунтах 6.1. Для проектирования фундаментов на засоленных вечномерзлых грунтах материалы изысканий должны содержать данные об условиях залегания засоленных грунтов, степени их засоленности, а также о химическом составе водно-растворимых солей.

Засоленные вечномерзлые грунты могут использоваться в качестве основания сооружений как по принципу I, так и по принципу II. При этом должно учитываться повышенное коррозийное воздействие засоленных грунтов на материал фундаментов.

Примечание. Пылеватые грунты морского побережья Севера с преобладанием солей натрий-калиевого состава должны относиться к засоленным при содержании в них растворимых солей от 0,05 % и выше.

6.2. Основания и фундаменты на засоленных вечномерзлых грунтах при использовании таких грунтов в качестве основания по принципу I следует проектировать согласно основным указаниям пп. 3.10-3.23 с учетом следующих особенностей:

а) температура начала замерзания засоленных грунтов T_bf ниже температуры замерзания аналогичных видов незасоленных грунтов и ее следует устанавливать опытным путем с учетом указаний обязательного приложения 1;

б) переход засоленных грунтов из пластично-мерзлого в твердомерзлое состояние происходит при более низких температурах, чем аналогичных незасоленных грунтов, и должен приниматься по данным опытного определения коэффициента их сжимаемости d_f с учетом указаний п. 2.3;

в) засоленные мерзлые грунты отличаются пониженной прочностью и малыми значениями сопротивлений сдвигу по поверхности смерзания с фундаментом;

г) на участках с засоленными грунтами может быть несколько засоленных горизонтов с разной степенью засоленности, а также могут встречаться отдельные слои или линзы насыщенных сильно минерализованными водами грунтов, находящихся в немерзлом состоянии при отрицательной температуре (криопеги), вскрытие которых скважинами при погружении свай приводит к повышенному засолению грунтов по всей длине сваи.

6.3. При строительстве на засоленных грунтах следует применять фундаменты, обеспечивающие наиболее полное использование сопротивление мерзлых грунтов нормальному давлению (столбчатые и ленточные фундаменты, сваи с уширенной пятой и др.). При буроопускном способе погружения свай скважины должны быть диаметром не менее чем на 10 см большим поперечного сечения сваи и заполняться, как правило, известково-песчаным или цементно-песчаным раствором. Под нижним концом сваи следует устраивать уплотненную подушку из щебня.